“百煉成鋼”這個成語,通常用來比喻經過長期艱苦的鍛煉,變得非常堅強。但是從字面意義上解釋,“百煉成鋼”是指生鐵經過反復錘煉才能成為堅韌的鋼。那么,究竟為何百煉才能成鋼呢?
首先我們要知道鋼的主要成分是什么?鋼是以鐵為主要成分,與碳和其他元素共同構成的合金。根據含碳量,鐵可分為生鐵和熟鐵。生鐵含碳量在2.11%至4.5%之間,熟鐵含碳量在0.0218%以下,而鋼的含碳量介于兩者之間(0.0218%至2.11%)。因此,我們可以通過除去部分碳將生鐵提純,或是在熟鐵中加入碳的方式,來制造鋼。
現代煉鋼方法主要以生鐵為原材料。19世紀下半葉,人們不斷嘗試,發明了多種煉鋼的方法,如貝塞麥轉爐煉鋼法、西門子平爐煉鋼法等。其生產過程基本類似,都是將生鐵融化為鐵水,然后在鐵水中加入一些物質,如氧氣、鐵礦石等,使其與鐵水中的碳發生反應,從而降低鐵水中的碳含量,之后再將提純過的鐵水灌入模具,冷卻后就制成了鋼。
現代煉鋼依靠標準化作業精準把控整個流程,煉鋼過程較為高效。但是對古人來說,煉鋼就復雜多了。
煉鋼的原材料——生鐵對古人來說并不易得。鐵元素主要以氧化物的形式存在于鐵礦石中。要使鐵礦石還原為生鐵,現代工藝是用焦炭、煤、重油、天然氣等燃料在高爐內燃燒,產生大量熱量和還原氣體,為鐵礦石的還原提供必要條件。而古人煉制生鐵,通常在相對較低的溫度下進行。具體方法是把鐵礦石和木炭一層疊一層地放入煉爐中,用低溫慢慢焙燒。在這種條件下,木炭發生不完全燃燒反應生成的一氧化碳,就能將鐵礦石中的氧化鐵還原成鐵單質,冷卻后形成鐵塊,就可以獲得生鐵。這種煉鐵方法被稱為塊煉鐵。然而這種方法煉得的鐵,鐵質較為疏松,還不能正常使用。為改善這一狀況,古人發現了高溫下通過反復鍛打提高鐵硬度的方法。
我國古代最優質的鋼材為百煉鋼。百煉鋼,顧名思義,就是通過上百次錘煉而成的鋼。其過程是把鐵加熱到一定溫度,然后反復鍛打,將鐵中的雜質物清除,使其組織和成分也在鍛打的過程中變得更加均勻、致密。用百煉鋼制成的工具性能優異,因此,古代刀、劍常用百煉鋼鍛制。
這些反復錘煉得出好鋼的方法反映了古人的智慧。宋代沈括在《夢溪筆談》中記載:“但取粗鐵,煅之百余火,每煅稱之,至累煅而斤兩不減,則純鋼也,雖百煉不耗矣。”有的時候,可以見到鐵匠師傅們在反復錘煉一塊燒紅的鐵之后,會放到冷水里,等冷卻后,繼續燒紅,然后捶打,周而復始,要反復很多次。其中,將燒紅的鐵放到冷水里冷卻的過程叫淬火。淬火的目的是強化鋼件,充分發揮鋼材的性能,提高其耐蝕性等。
關鍵詞: 百煉才能成鋼
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